机械加工误差产生原因分析及应对策略

孙宽

济宁市技师学院 山东济宁 272000

现代化的机械加工系统是一个比较复杂的系统，它涉及到的内容和要素较多，而且其中任何一个方面都可能导致加工误差增大，进而影响到最终成品的质量。为了践行“中国制造2025”的发展战略，同时也为了提升我国相关制造企业在国际上的竞争力，我们必须采取措施降低加工误差，进而提升产品的最终质量。

1 加工误差产生的原因

1.1 原始误差及其产生的原因

一般地，在由机床、工件、刀具组成的加工工艺系统中，在加工零件的时候，都会产生一定量的加工误差，这些加工误差在各种工作条件下会反映出来。原始误差包括几种：定位误差、几何误差、测量误差、调整误差、热变形引起的加工精度误差等。还包括因原始误差受零件内应力的变形而产生的一定的加工精度误差。

1.2 工艺系统变形对机械加工精度造成误差

机械加工操作是利用刀具和工具间的相对运动来实现切削减材操作的，所以加工过程中，刀具和工件必须要进行接触，但接触就会产生力，使得工艺系统出现微变形，进而就会对产品的加工精度造成影响。同时，伴随着加工进程的持续，如果工艺系统的散热处理不好，那么就会积累大量的热，这些积累的热量也会造成工件、夹具和刀具等出现热变形问题，进而造成产品出现加工误差。

1.3 机床误差

机床是机械加工的必备条件，生产过程中的每一个环节，零部件的每一次加工都需要机床的参与。所以说，机床自身的误差直接作用于零部件的制造精确度。机床的制造误差包括机床的导轨精度误差、主轴的回转误差以及传动链误差。导轨是机床的最关键部件之一，它起到确定机床其他零部件的相对位置、为刀具等加工部件的运动提供基准等作用。导轨的精度误差主要来源于导轨本身在制造时产生的误差、导轨安装不正确以及导轨在运动较长时间后产生的磨损。主轴是进行切削加工必不可少的部件，是生产时刀具运动的基准，能够直接施加影响作用于被加工部件。主轴的同轴度、跳动度误差、轴承的几何尺寸或表面质量误差以及轴承之间的同轴度误差导致了主轴误差的出现。在主轴零部件的不同误差共同作用下会导致主轴的实际轴线在转动过程中偏离理论位置，造成被加工件精度下降。传动链是由诸多的传动部件例如齿轮、蜗杆、丝杠、螺母等组成的，因而各传动部件的加工精度以及装配误差都会对整个的传动链造成影响，进而产生机床误差。

2 应对策略

2.1 清楚地认识不同性质的误差

提高制造精确度的一个关键环节是需要分辨明白不同性质的误差。加工过程中产生的误差一般会被区别为系统误差和随机误差。系统误差是指在一段时间内加工零部件时出现的数量和矢量遵循某种规律变化或者维持原状的加工误差，分别称为变值系统误差和常值系统误差。常值系统误差包含有原理误差、机床设备各个部分元件的制造误差、制造工艺链受力所带来的制造误差等；变值系统误差包含制造工艺链受热、刀具摩擦磨损带来的制造误差等。随机误差说的是在加工的过程中误差的数量与矢量不遵循规则变化的制造误差，其包括零部件的内应力误差、定位误差、坯料误差等。认清楚不同的误差之后就可以按照不同的解决方案来减小或者消除加工误差，提高加工的精度。

2.2 优化和完善机械加工工艺

机械加工工艺对零件的加工制造起着指导作用，提升工艺编制的合理性和工艺系统的技术先进性，可以有效地改善加工精度水平。比如对同一加工对象，可以编制多套工艺方案，然后进行精度的对比论证，进而选定出最佳的工艺方案；又例如可以升级更换更加先进的工艺设备，通过用多轴联动的数控机床代替普通机床等措施，也能促进产品的加工精度获得提升。

2.3 原始误差减小法

众所周知原始误差包含了机床的精度误差、夹具误差等等。具体问题具体分析，面对差异化的原始误差造成的加工精度较差的问题需要互不相同的方案，在开始加工之前就将问题解决，能够明显的降低或者减少原始误差对于零件加工的影响。例如在加工制造精度要求比较高、结构有比较复杂的航空部件时，就需要优秀的性能卓越的加工设备。例如智能化机床的使用能够提高加工精度，防止热变形、测量机床的空间精度并加以自动补偿。降低原始误差的常见措施有转移法和补偿法。原始误差转移法是指在没有办法完全消除原始误差的情况下，将原始误差转移至对于被加工部件精度要求不高的部位，这样就能够避免原始误差对零部件的制造精确度产生太大的坏的作用。原始误差补偿法是指在机械加工过程中人为地制造一种误差，人为制造的误差必须要和需要消除的误差大小相等，方向相反，使两种误差互相抵消，这样就能提高被加工件的精度。

2.4 合理地进行误差补偿及原始误差的转移

机械加工过程中误差是不可以完全消除的，是一个不可避免的问题。但通过人为的修改参数进行有效地控制，可以达到误差补偿的作用。对加工误差进行有效的补偿需要加工工作者对误差产生的原因有细致了解，制定针对性的解决措施进行误差的影响补偿。与此同时，还可以通过原始误差的转移达到降低加工误差的目的，将原始误差敏感方向转移到不敏感的方向，这样也可达到降低原始误差的目的，进而有效地保证整个工件的加工质量要求。

2.5 做好误差的预防工作

除了对原始误差进行最大程度的消减之外，还可以采取误差分组、误差转移等方法来改善加工精度，从而促使最终制造出的成品满足精度要求。当然，这种方法存在局限性，即当加工误差降低到一定程度后，采用这种方法的成本会大幅提升。

3 结语

从一个零件开始加工到加工结束有很多个环节，每个环节都有可能因为不同的原因造成零件的几何尺寸、表面质量与理论值有一定的偏差。只有通过分析形成误差的原因，才能提出对应的解决方案。找出最为经济最为可靠的解决方法，使得零件的加工误差保持在公差带的范围之内是企业需要考虑的重要问题。